一、引言
液冷板(Cold Plate,亦称水冷板、冷板)是液冷散热系统中的核心传热组件,通过内部流道中流动的冷却液将热源(如AI芯片、功率器件、动力电池等)产生的热量带走。随着AI算力密度持续攀升,液冷技术正从数据中心的“可选项”演变为高算力场景下的刚性配置。英伟达Rubin平台已率先采用100%全液冷方案,液冷技术进入规模化应用阶段。
液冷板的密封可靠性直接关系到液冷系统的运行安全。一旦发生泄漏,冷却液渗漏可能引发电路短路、设备烧毁,乃至整柜宕机。在新能源汽车应用中,电池包液冷板泄漏更可能导致热失控事故。因此,在液冷板制造环节实施100%气密性全检,是保障产品安全可靠运行的最后一道防线。
二、适用标准体系
当前液冷板气密性测试涉及的主要标准如下:
| 标准编号 | 标准名称 | 适用范围 |
|---|---|---|
| SITI1036-2024 | 数据中心冷板式液冷服务器防泄漏测试认证技术规范 | 液冷板、供液组件(带快接头歧管) |
| YD/T 6049-2024 | 冷板式液冷整机柜服务器技术要求和测试方法 | 液冷整机柜服务器系统 |
| GB/T 25752-2010 | 差压式气密检漏仪 | 差压法检漏设备的技术规范 |
| OCP UQD Specification | Universal Quick Disconnect Specification | 液冷快速接头 |
其中,SITI1036-2024明确规定了液冷板及供液组件在防泄漏测试中的环境条件和测试方法。YD/T 6049-2024是行业首个冷板式液冷整机柜服务器的正式行业标准。GB/T 25752-2010第3.2条将差压式气密检漏仪定义为“通过差压传感器测量被测件与标准件之间的压力差来确定泄漏率的仪器”。实际测试中应以客户产品规格书或三方协议为准。
三、气密性测试方法比选
3.1 三种主流方法的技术对比
| 测试方法 | 基本原理 | 典型检测限 | 优点 | 局限性 |
|---|---|---|---|---|
| 直压法 | 向工件充入一定压力气体,关闭阀门,测量保压期内压力下降值 | 1 Pa(压力分辨率) | 操作简单、设备成本低 | 受环境温度影响大(1℃温漂约0.3%FS),重复性较差 |
| 差压法 | 标准件与被测件同时充气,通过差压传感器测量两者压力差 | 0.1 Pa(差压分辨率) | 共模干扰自抵消,精度高、重复性好 | 需配备无泄漏标准件 |
| 氦质谱检漏法 | 充入氦气后,用质谱仪检测泄漏信号 | 10⁻⁷ mbar·L/s量级 | 精度最高,可定量检测 | 设备昂贵、耗时、需专用气体 |
3.2 差压法的工程优势分析
差压法的核心优势在于共模干扰抵消。环境温度波动、气源压力变化等干扰因素同时作用于标准件和被测件,差压传感器输出的只是两者之间的压力差,而非绝对压力值。实验数据表明,在20 ℃±5 ℃环境温度范围内,差压法的测量重复性可优于±0.5%FS,而直压法的重复性通常仅为±3%~10%FS。因此,对于产线批量全检,差压法是兼顾效率与精度的最优选择。
四、测试方案设计
4.1 测试流程
来料清洁 → 接口检查 → 定制夹具密封安装 → 气路连接 → 参数设定 → 充气 → 稳压 → 差压检测 → 判定 → 数据存储 → 分流4.2 核心测试参数(参考范围,非强制执行)
以下参数为行业通用参考值,实际测试须以产品设计规格书或客户协议为准:
| 参数 | 参考范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 测试压力 | 0.5 ~ 3.0 MPa | 通常取最大工作压力的1.5倍,具体由三方确认 |
| 充气时间 | 5 ~ 15 s | 取决于水冷板容积和测试压力 |
| 稳压时间 | 10 ~ 30 s | 确保压力稳定,消除温度效应 |
| 检测时间 | 5 ~ 20 s | 差压传感器采样周期 |
| 泄漏率合格阈值 | ≤0.01 ml/min(严苛应用) | 须以客户产品规格书或三方协议为准 |
| 环境温度 | 15 ~ 35 ℃ | 差压法不敏感,但应避免剧烈波动 |
特别说明:不同行业、不同客户对泄漏率阈值的要求差异较大。AI服务器液冷板通常要求≤0.01 ml/min,一般工业液冷板可放宽至0.05 ml/min。测试前须与客户明确合格判定标准,并在报告中注明判定依据。
4.3 合格判定准则
| 判定结果 | 条件 | 处理方式 |
|---|---|---|
| PASS | 泄漏率 ≤ 设定阈值 | 进入下一工序,数据自动存储 |
| FAIL | 泄漏率 > 设定阈值 | 自动标记,进入返修或报废流程 |
五、弗内斯FCO系列差压式检漏仪
5.1 设备核心参数(以FCO790为例)
| 参数 | 指标 |
|---|---|
| 差压分辨率 | 0.1 Pa |
| 泄漏率分辨率 | 0.01 ml/min |
| 测试压力范围 | 真空至30 bar |
| 产品配置数 | 最多300个,每个16个自定义测试步骤 |
| 数据存储容量 | 内置记录器,100万条测试记录 |
| 工业通讯协议 | PROFINET、EtherNet/IP、RS232、RS485、USB、以太网 |
| 可编程I/O | 内置电气I/O和气动输出,可直接控制测试站 |
5.2 设备选型建议
| 应用场景 | 推荐型号 | 选型理由 |
|---|---|---|
| 产线批量全检 | FCO790(1台) | 旗舰级,触控屏,大容量存储,支持条码扫描与MES对接 |
| 多工位并行检测 | FCO730(3~6台) | 经济型,紧凑尺寸,适合多工位集成 |
| 流量特性测试 | FCO752(1~2台) | 层流技术,范围0.01 ml/min至10,000 L/min |
六、实际案例与效果
6.1 案例背景
某深圳AI液冷板供应商,为国际算力芯片厂商提供液冷板产品。原产线采用直压法气密测试,精度0.05 ml/min。
6.2 效果数据
在导入弗内斯FCO790(1台)和FCO730(3台)后,实际效果如下:
| 指标 | 改造前(直压法) | 改造后(差压法) | 变化 |
|---|---|---|---|
| 泄漏率合格阈值 | 0.05 ml/min | 0.008 ml/min | 收紧84% |
| 单件检测时间 | 45 s | 12 s | 缩短73% |
| 产线误判率 | 3% ~ 5% | <0.5% | 显著改善 |
| 售后客诉率 | 1.2% | 0.3% | 下降75% |
七、结论与建议
- 方法选择:水冷板产线气密性测试应以差压法为首选方案,兼顾精度、效率与成本。
- 标准依据:测试须遵循SITI1036-2024、YD/T 6049-2024等现行标准,合格判定阈值须以客户产品规格书或三方协议为准。
- 设备配置:推荐FCO790搭配多台FCO730构建多工位并行检测阵列,适应产线节拍需求。
- 数据追溯:建议启用一物一数据系统,每件产品独立报告,以支撑质量追溯与客户审核。
- 夹具定制:水冷板接口形式多样,须定制专用密封夹具以确保测试可靠性。
- 校准溯源:设备校准体系须符合ISO/IEC 17025要求,并溯源至国家基准。
设备校准体系获UKAS认可(实验室0580号),可溯源至NIST国际基准。